日本理化学研究所(RIKEN)的一个国际研究小组利用金属催化剂成功地治疗了老鼠体内的癌症，这些金属催化剂将抗癌药物组装在一起。发表在科学杂志《自然通讯》(Nature Communications)上的这项研究，是首个使用体内治疗性合成化学来制造抗癌物质的报告，只需将其成分通过静脉注射即可。由于这项技术避免了不加选择的组织损伤，它有望对癌症治疗产生重大影响。

除了有效地杀死癌细胞外，癌症化疗的一个主要挑战是如何减轻对身体的毒副作用。能破坏癌细胞的药物也能破坏非癌细胞，化疗的负面副作用会造成永久性的、使人衰弱的损害。目前减少这些副作用的方法包括有选择性地将抗癌药物输送到癌症组织(药物输送)和将无毒化合物(前药)转化为癌组织附近的有毒化合物。

领导这项新研究的日本理研心肺复苏研究所的Katsunori Tanaka，已经开发出一种利用体内过渡金属催化激活前药物的方法。当催化剂被注入到生物体中时，通常没有效果，因为它会被抗氧化剂(如谷胱甘肽)破坏。通过将过渡金属催化剂放置在蛋白质内的特殊口袋中，Tanaka和他的同事已经能够避免这个问题，并稳定体内的催化功能，从而确保化学反应能够在体内有效地进行。为了让这项技术发挥作用，催化剂需要有选择性地找到通向癌症的途径。在他们之前的研究中，该团队通过将与癌症结合的糖分子链附着在载体蛋白的表面，将催化剂靶向到癌症上。利用这些技术，Tanaka的研究小组成功地抑制了癌症的生长和转移，并减少了副作用。这项新研究证明了一个概念，即小鼠体内的癌症是通过在癌细胞附近的体内组装抗癌药物来治疗的。“在过去，我们使用类似的方法将抗癌药物附着在肿瘤上，”Tanaka说，“但在这里，我们能够完全避免将任何有毒药物注入人体。”

注意到大多数抗癌药物的基本骨架都包含一个苯环，研究人员开始使用过渡金属催化剂在体内制造苯环。Tanaka说:“没有人相信在体内人工合成苯环是可能的，但基于我们之前的成就，我有信心我们可以做到。”利用过渡金属催化的复合物，他们成功地在癌细胞附近高效地制造出抗癌药物所需要的苯环。通过使用无毒物质，只在肿瘤部位将它们结合在一起形成活性抗癌药物，他们发现这些药物的抗癌活性增加了1000倍。只需通过静脉注射药物所需的成分和过渡金属催化剂，就可以抑制癌症生长，而且不会产生减肥等副作用。

这是首次在癌症面前组装活性抗癌药物，并通过静脉注射药物成分有效地对抗癌症。除了苯，本研究中开发的方法学有望使多种其他分子在体内合成。人们希望这种类型的化疗将成为未来癌症治疗的一个有用的治疗平台。

“许多癌症患者因为治疗的副作用而死亡。我们相信，我们的技术能够高效地攻击癌细胞，而且没有副作用，能够拯救生命。”Tanaka说。“该方法也将让我们重新考虑是否使用以前没有使用过的化合物，因为它们在输送到全身时毒性太大。现在它们可以在肿瘤部位合成而不影响健康组织。我们认为，这是制药和药物研发的一个范式转变。”

杂志

Nature Communications

DOI

10.1038/s41467-021-27804-5